Rol de la Envolvente en la Edificación Sustentable

Páginas: 5-12 Rol de la Envolvente en la Edificación Sustentable Autores: Silvia de Schiller y John Martín Evans Colaborador: Julián Evans Directores, Centro de Investigación Hábitat y Energía. Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo Universidad de Buenos Aires, Argentina email: schiller@fadu.uba.ar Fecha de recepción : 15/04/05 Fecha de aceptación : 29/04/05 Envelope Performance in Sustainble Building Resumen En el marco del creciente impacto ambiental del hábitat construido, este trabajo analiza los factores de mitigación al alcance de usuarios y productores para lograr un desarrollo sustentable del sector de la construcción. La preocupación por implementar sistemas de calificación y el creciente interés por establecer procedimientos de evaluación para cer tificar edificios de bajo impacto, desarrollados en varios países industrializados, demuestra la necesidad de promover métodos regionales de evaluación de sustentabilidad en el sector de la construcción. El trabajo presenta ejemplos de edificios innovadores que incorporan estrategias verdes y estudios de eficiencia energética para optimizar el compor tamiento de fachadas y la calidad ambiental de interiores, realizados en el Centro de Investigación Hábitat y Energía a fin de evaluar el diseño de envolventes en la producción de Edificación Sustentable. Palabras clave: Edificación sustentable, eficiencia energética, impacto ambiental. Abstract In the framework of increasing environmental impact of the built environment, this paper analyses the mitigation factors in hands of users and producers to achieve sustainable development of the building sector. The concern to implement qualification systems and the growing interest to establish ranking procedures to certify low impact building, developed in several industrialised countries, demonstrate the need to promote regional assessment methods to evaluate sustainability in the building sector. The paper presents examples of innovative buildings that incorporate green strategies and energy efficiency studies to optimise facades performance and indoor environmental quality, carried out in the Research Centre Habitat & Energy in order to evaluate skin design in the production of Sustainable Building. Keywords: Sustainable Building. Energy Efficiency. Environmental Impact. INTRODUCCIÓN La creciente conciencia del impacto ambiental de las actividades del hombre durante las últimas décadas, especialmente después de la Cumbre de Río de Janeiro en 1992, es reflejo de los impactos del desarrollo y la globalización, que exceden la escala local y regional para producir cambios crecientes a nivel mun- dial con las emisiones GEI, gases efecto invernadero, y productos químicos que disminuyen el efecto protector de la capa de ozono. A pesar de esta conciencia generalizada, las prácticas convencionales en el diseño y construcción de edificios no han cambiado en forma significativa. Sin embargo, como se demuestra aquí, el impacto ambiental de la edificación no es solamente importante por su propio peso, sino que además su contribución representa una proporción significativa de todos los impactos ambientales a nivel nacional, como es el caso de Argentina, y consecuentemente afecta al desarrollo regional. Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005 5

Silvia de Schiller, John Martín Evans Escala y factores intervinientes en el impacto ambiental del hábitat construido Los distintos tipos de impactos, desde el calentamiento global a la incidencia del sol y viento en ámbitos urbanos, varían en dimensión e intensidad y se afectan mutuamente al interactuar entre sí, según su escala: Escala Mundial: cambio climático y calentamiento global Escala Regional : lluvia ácida, polución aérea Escala Urbana: isla de calor, polución aérea y térmica Escala Local: ruido, modificación de microclima (sombra, viento, etc.) En la Tabla 1 se presenta un resumen de los impactos más impor tantes del hábitat construido en Argentina, basado en estudios realizados en el CIHE, Centro de Investigación Hábitat y Energía. ENERGÍA Y SUSTENTABILIDAD Un aspecto de creciente impor tancia para la sustentabilidad del hábitat construido en Argentina, así como en otros países de la región, es la demanda de energía de edificios. El uso de recursos energéticos fósiles como el gas y los derivados del Tabla 1: Impactos del Hábitat Construido Aspecto Porcentaje Impactos petróleo y carbón provocan impactos ambientales muy significativos, de modo que es relevante identificar los componentes que producen estos impactos y detectar la proporción que proviene de los edificios y de la infraestructura urbana en la cual se integran. Igualmente impor tante es el reconocimiento del creciente y constante aumento de la dependencia en fuentes de energía no renovables, situación muy problemática en Argentina, que cuenta con solo once años de reservas con la demanda actual. Impor tante es tener en cuenta, por lo tanto, que este plazo se reduce en función del aumento previsible de la demanda, considerando par ticularmente la política manifiesta de incentivar variados procesos de reactivación económica al intentar emerger de la crisis del 2001. Demanda de energía 45% Polución aérea y térmica Emisión, gases efecto invernadero 25% Calentamiento global Residuos sólidos 50% Relleno sanitario, transporte Aguas pluviales 60% Inundaciones, polución de aguas Polución térmica 35% Isla de calor urbano Polución aérea 20% Smog, polución aérea Adicionalmente a la sustentabilidad ecológica y ambiental, los proyectos de arquitectura deben alcanzar sustentabilidad económica y social. Después de tres décadas de energía abundante a bajo precio, se puede prever un nuevo contexto energético, donde solo los edificios energéticamente eficientes son o podrán llegar a ser sustentables en el tiempo. Paralelamente, los edificios deben ofrecer espacios interiores y exteriores de alta calidad ambiental, logrando satisfacción para los usuarios con mínimos impactos. OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y EVALUACIÓN DE SU IMPACTO En ese proceso, es impor tante realizar una serie de estudios par ticularizados y ensayos en laboratorio durante el proceso de diseño, a fin de verificar y mejorar el compor tamiento energético-ambiental del proyecto, el cual redunda a su vez en una serie de beneficios sociales, como salud y confor t, y económicos como productividad y eficiencia. Para la instrumentación de dichas practicas, las técnicas de simulación numérica y física permiten evaluar factores tales como: Incidencia de radiación solar en fachadas, eficacia de elementos de protección solar y el riesgo de sobrecalentamiento. Calidad, distribución y nivel de iluminación natural en interiores. Control y manejo de temperaturas interiores, la incidencia de riesgo de condensación y las pérdidas de energía en invierno. Las Figuras 1a, 1b, 1c, 1d, 1e y 1f son indicativas de una serie de ensayos realizados en el Laboratorio de Estudios Bioambientales del CIHE durante el proceso de toma de decisiones de proyecto de edificios de gran altura en la ciudad de Buenos Aires. 6 Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005

Páginas: 5-12 ROL DE LA ENVOLVENTE El diseño de las envolventes que, por sus características y resoluciones de fachadas y cubier tas les corresponde una responsabilidad impor tante de su interacción con el ambiente, es un factor fundamental en el logro de edificios sustentables de gran eficiencia energética y bajo impacto ambiental. Figura 1a: Estudio de Asoleamiento e Impacto Solar sobre Fachadas en Edificios en Torre Figura 1b: Estudio de Captación y Protección Solar en Fachadas en el Heliodón del CIHE. Diseños inteligentes, creativos e innovadores de las envolventes edilicias proporcionan las siguientes ventajas, tanto ambientales como económicas, al reducir la demanda de energía convencional y ofrecer mejores condiciones interiores. En este contexto, las decisiones de diseño a tomar en distintas escalas de la producción de edificios, ya sea por el aliento de una legislación energética y ambientalmente responsable, como por exigencias del mercado o por la escasez de recursos, deberán atender los siguientes factores: Control de pérdidas excesivas de energía en invierno Figura 1c: Alternativas de Protección Solar y Verificación según Hora del Día y Estación del Año. Figura 1d: Estudio de Captación Solar y Nivel de Sobrecalentamiento en Interiores. Protección del ingreso incontrolado de radiación solar en verano Captación de radiación solar en invierno con apor te parcial de energía renovable Iluminación natural de interiores Disminución del impacto ambiental de los materiales Figura 1e: Ingreso de Sol en Invierno. Figura 1f: Calidad de Iluminación Natural. Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005 7

Silvia de Schiller, John Martín Evans Figura 3a: Estudio de Ingreso de Sol en Invierno, Proyecto Aeropuerto Internacional de Ezeiza, Buenos Aires. Figura 2: La Problemática de la Protección Solar en Edificios en Altura y de Planta Extendida, con Pieles Vidriadas, Muros-Cortina y Pantallas Estructurales en Buenos Aires. APORTE DE TECNOLOGÍAS DE CERRAMIENTOS Y EDIFICACIÓN SUSTENTABLE En este esfuerzo complementado entre política ambiental y desarrollo de un hábitat construido sustentable, las tecnologías de cerramientos tienen un rol muy significativo en el apor te de eficacia térmica, lumínica y visual, junto a la eficiencia y cumplimiento de las estrategias claves para lograr Edificación Sustentable, enunciadas a continuación: Eficiencia energética y control térmico: Evitar ganancias solares estivales excesivas Control de pérdidas invernales Moderación del impacto de variaciones climáticas Iluminación natural: Mejorar la calidad y distribución de luz natural Evitar disconfor t visual Ofrecer visuales hacia el exterior Ventilación natural: Mejorar la calidad del aire interior Reducir el acondicionamiento ar tificial Vegetación en el ambiente interior y exterior: Optimizar el uso funcional de la vegetación Facilitar la adecuación y gradación microclimática Vínculo físico con el exterior: Favorecer las visuales y proveer expansiones al exterior Posibilitar actividades en exteriores con variedad ambiental Figura 3b: Estudio de Alternativas de Cubierta, Fachada y Alero, Aeropuerto Internacional de Ezeiza, Buenos Aires. SECUENCIA Y PASOS EN LA OPTIMIZACIÓN DEL PROYECTO En el proceso de optimización del proyecto, se pueden establecer una serie de acciones a realizar en las distintas escalas de intervención, según la siguiente secuencia: 1. Definir objetivos ambientales, sociales y económicos: Estrategias de control luz, aire y energía en fachadas Recursos disponibles Nivel de control del usuario 2. Incorporar estrategias claras al inicio del proyecto: Forma edilicia, orientación, alternativas de diseño 8 Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005

Páginas: 5-12 Carácter y tratamiento de la envolvente: fachadas + cubier tas Relación interior - exterior: amigable con usuarios + ambiente 3. Verificar la eficacia de las estrategias: Simulación física de factores básicos: luz, sol, viento Simulación numérica de compor tamiento térmico 4. Demostrar el logro de aspectos calificables de sustentabilidad en el proceso de certificación. 5. Medir resultados y aplicar las lecciones aprendidas. CALIFICACIÓN Y CERTIFICACIÓN A fin de evaluar, medir y promover las características sustentables de edificios, se han desarrollado sistemas de calificación y cer tificación, cuyos principales objetivos son: Promover el valor agregado del edificio sustentable en el mercado. Orientar al proyectista hacia soluciones sustentables durante el proceso proyectual. Lograr transparencia y confiabilidad en el proceso de evaluación de sustentabilidad. Para lograr estos objetivos, los sistemas de cer tificación requieren un desarrollo que contemple las siguientes características: Evaluación independiente del proyectista. Criterios objetivos preestablecidos. Proceso de evaluación que asegure replicabilidad y control de cer tificación. Criterios que respondan al contexto regional: - Clima y entorno ambiental - Tecnología constructiva - Expectativas y entorno social Las Figuras 5 y 6 indican la distribución del puntaje asignado a distintos aspectos de la sustentabilidad de edificios. Entre los aspectos que contribuyen sustancialmente a la sustentabilidad se incluyen la conser vación de fuentes de energía y la eficiencia en el uso de energía, la conser vación de agua, la selección de materiales sanos y de bajo impacto y la creación de espacios de alta calidad ambiental. Ello pone en evidencia el valor de la envolvente en el impacto ambiental de los edificios, tanto al ambiente exterior y su contribución a la isla de calor de la ciudad, como al ambiente interior y su impacto en la productividad, salud y confor t de sus ocupantes. Es impor tante notar que el diseño de la envolvente juega un rol fundamental en este aspecto, y por lo tanto los factores energéticos tienen un puntaje alto en los sistemas de cer tificación de edificios. Ello ocurre en el sistema BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), el Método de Evaluación Ambiental del Centro de Investigación de la Edificación desarrollado en el Reino Unido y ya con amplio grado de implementación en el mercado local, especialmente en edificios de oficinas y ahora también para proyectos del sector vivienda. Figura 4: Estudio en Laboratorio de Optimización de las Envolventes para 12 Torres con 48 Orientaciones de Fachada para Lograr Eficiencia Energética en el Proyecto de la Ciudad Judicial de Barcelona. A su vez, el sistema LEED (Leadership in Environmentally Efficient Design), Liderazgo en Diseño Ambientalmente Eficiente, desarrollado en Estados Unidos por el USGBC, Consejo Estadounidense de la Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005 9

Silvia de Schiller, John Martín Evans Figura 5: Sistema de Certificación BREEAM y la Distribución Porcentual del Puntaje. Figura 7a: Atrio de Ventilación e Iluminación Natural en el Edificio Sanitas, Madrid. Figura 7b: Vista Exterior del Edificio Sanitas, Madrid. Figura 6: Sistema de Certificación LEED y la Distribución Porcentual del Puntaje. Construcción Verde, cuenta con creciente aceptación en Canadá y otros países. El Edificio Sanitas, constr uido en Madrid, fue el primer intento en España de evaluación edilicia con el sistema LEED, demostrando que los recursos de sustentabilidad son compatibles con una arquitectura creativa (Figura 7). El edificio de la Administración de Agua, Middelberg, Países Bajos, es otro ejemplo de una arquitectura que ofrece alta calidad ambiental, con conser vación y reciclaje de agua, y componentes que generan energía renovable. Figura 8a: Paneles Fotovoltaicos e Iluminación Natural Cenital en el Atrio del Edificio de Oficinas de la Administración de Agua, Middelberg, Países Bajos. La Edificación Sustentable requiere una eficaz cuantificación y una profunda evaluación de sus costos y beneficios, no solo en sus aspectos ambientales sino también su implicancia en el ámbito social y económico, componentes básicos de la calificación de sustentabilidad. Figura 8b: Vista Exterior del Edificio de la Administración de Agua: Reciclaje de Agua, Materiales de Bajo Impacto y Fachadas Energéticamente Eficientes. SUSTENTABILIDAD DEL HÁBITAT CONSTRUIDO EN LATINOAMÉRICA Integración de las 2 Agendas: Green (ambiental) + Brown (socioeconómica) aspectos ambientales, económicos, sociales y culturales, a través de: 10 Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005

Páginas: 5-12 Figura 9a: Ejemplo de Calificación Edilicia de EEUU en Argentina. Edificio Malecón, Puerto Madero, Buenos Aires. Figura 9b: Protección Solar en la Fachada Norte del Edificio Malecón, Puerto Madero, Buenos Aires. Aptitud de uso Mejoramiento de niveles de habitabilidad Durabilidad y adaptabilidad Independencia de recursos e insumos impor tados Capacidad de producción y empleo local Componentes de sustentabilidad en la región: Enfoque diferente a los países centrales Coexistencia de dos mundos en la producción del hábitat construido En el planteo de este panorama se argumenta que se requieren criterios de calificación complementarios para los dos mundos, el formal y el informal. Estos mundos actúan en forma típicamente paralela en los países de la región a costa de la creciente brecha social de riqueza-pobreza, e interactúan a través de la dependencia de la disponibilidad de materiales, mano de obra y disponibilidad de recursos. Evaluación de Edificación Sustentable en Latinoamérica: Necesidad de contar con sistemas de evaluación regional Actores: Cámaras, Organizaciones profesionales, Centros de Investigación, INTI, IRAM, etc. Promoción: Comitentes, profesionales, formadores de opinión. Sustentabilidad del hábitat construido: Aspectos económicos, ambientales y sociales Agenda verde (ambiental) + Agenda marrón (social). Tanto el contexto como los contenidos y tanto los procedimientos como los criterios de calificación, llaman a una profunda reflexión que contribuya a reformular el rol del diseño y valorar su responsabilidad en el logro de sustentabilidad del hábitat construido. CONCLUSIONES El desafío de la Edificación Sustentable implica incorporar nuevos criterios proyectuales en plazos, parámetros y modalidades establecidas a este fin, simultáneamente a la introducción de nuevos requisitos en la formación académica y la práctica profesional, de tal forma que la serie de acciones a desarrollar y las decisiones a tomar tengan un marco sustanciado y sostenible para su desarrollo. En ese marco se hace notar la relevancia de los plazos, la consideración de parámetros propios de la región, diferentes o concordantes con los elaborados en otros contextos, el fenómeno simultáneo y complementario de la construcción formal e informal, y la ineludible responsabilidad de promover criterios innovadores en la formación y práctica profesional. Los plazos: Lograr equilibrio entre cor to y mediano plazo, estimando el panorama futuro a largo plazo, clave de sustentabilidad. Los parámetros: Desarrollar parámetros regionales y nacionales de Edificación Sustentable relacionados con la realidad social y económica, y los plazos de disponibilidad energética, tanto para los servicios como para el sector productivo. Las modalidades: Considerar el amplio espectro de la construcción formal y el gran peso de la construcción informal en la producción de materiales, procesos constructivos y diseño en el marco de la Edificación Sustentable. Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005 11

Silvia de Schiller, John Martín Evans La formación académica y la práctica profesional: Introducir conceptos, métodos y estrategias de Edificación Sustentable en la formación académica y en la práctica profesional. Finalmente, y como reflexión que incentive y promueva la acción, cabe destacar la impor tancia de establecer la calificación de Edificación Sustentable según condiciones par ticulares de la región. En ello, es ineludible constr uir formando a las nuevas generaciones de hacedores de hábitat así como a los usuarios de hábitat, capacitando a los profesionales y técnicos y orientando el mercado hacia el valor agregado que apor ta la producción de un hábitat construido sustentable. REFERENCIAS 1. de Schiller, S. (1999). Impacto de la Forma Edilicia en el Confort de Espacios Urbanos, en Anais 2º. Encontro Latinoamericano y 5º. Encontro Nacional sobre Confor to no Ambiente Construido, ISBN 85-902227-1-3, For taleza, Brasil. 2. de Schiller, S., Gomes da Silva, V., Goiijberg, N. y Treviño, C., (2003). Sustainable Building: Implementation in the Latin American Context, Proceedings PLEA- 2003 Rethinking Development, Santiago, Chile. 3. Evans, J. M., 2003. Evaluación de Impacto del Sol en Envolventes Vidriadas, en Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, ISSN 0329-5184, INENCO-UNSa, Salta, Argentina. 4. Evans, J. M., Eguía, S. y Pérez, A., 2004. Impacto Solar en Fachadas. Metodología para la Determinación de Características Termo-Lumínicas en Envolventes Vidriadas, en Anais 1ª. Conferencia Latino- Americana de Construção Sustentável y 10º. Encontro Nacional de Tecnología do Ambiente Construido, ISBN 85-89478-08-4, San Pablo, Brasil. Nota: El trabajo se inscribe en el marco del Proyecto de Investigación UBACyT A-20, Cer tificación de Edificios Sustentables y el Mecanismo del Desarrollo Limpio aplicado al sector edilicio, de la Programación Académica 2004-2007, que se lleva a cabo en el CIHE-FADU-UBA bajo la dirección de los autores. 12 Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1-2005